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1、第二节有色金属及其合金第二节有色金属及其合金黑色金属黑色金属-钢铁材料钢铁材料有色金属有色金属-铝、镁、铜、铅、锌等及其合金铝、镁、铜、铅、锌等及其合金 一、铜及铜合金一、铜及铜合金纯铜：紫铜纯铜：紫铜铜合金：黄铜、青铜、白铜铜合金：黄铜、青铜、白铜1 1、紫铜、紫铜1)1)紫铜的性能紫铜的性能 2)2)紫铜的代号及用途紫铜的代号及用途 3)3)紫铜的热处理紫铜的热处理 I.I.紫铜即工业纯铜，因其具有玫瑰红色，表面形紫铜即工业纯铜，因其具有玫瑰红色，表面形成氧化膜后呈紫色而名成氧化膜后呈紫色而名II.II.面心立方晶体结构，无同素异构转变面心立方晶体结构，无同素异构转变III.III.比重比
2、重8.968.96，熔点，熔点10831083；优良的导电性和导热；优良的导电性和导热性，其导电性位居第二性，其导电性位居第二(仅次于银仅次于银)；逆磁性物；逆磁性物质质(磁化系数为很小的负数磁化系数为很小的负数)；很好的耐蚀性；很好的耐蚀性IV.IV.极好的塑性，机械性能较低极好的塑性，机械性能较低(表表9-6)9-6)V.V.热脆性：含有铅、铋，当进行热加工时热脆性：含有铅、铋，当进行热加工时(一般为一般为820860820860)，造成脆性断裂，造成脆性断裂VI.VI.冷脆：含有硫、氧，铜在冷加工时易于产生破冷脆：含有硫、氧，铜在冷加工时易于产生破裂的现象裂的现象I.I.代代号号：T1(
3、99.95%Cu)T1(99.95%Cu)、T2(99.90%Cu)T2(99.90%Cu)、T3(99.7%Cu)T3(99.7%Cu)、T4(99.5%Cu)T4(99.5%Cu)。II.II.用用途途：船船上上主主要要用用作作柴柴油油机机的的润润滑滑油油管管、锅炉水管等和密封垫片锅炉水管等和密封垫片I.I.紫紫铜铜在在冷冷变变形形后后通通过过再再结结晶晶退退火火，即即将将紫紫铜铜加加热热到到600650600650，然然后后在在水水中中冷冷却却，一一方方面面去去除除其其表表面面的的灰灰黑黑色色氧氧化化皮皮(CuO)(CuO)，另另一一方方面面紫紫铜铜得得到到软软化化(消消除除加加工硬化现
4、象工硬化现象)1.1.在在船船上上采采用用喷喷灯灯加加热热至至发发红红而而后后水水冷冷，达到软化的目的。达到软化的目的。2 2、黄铜、黄铜q黄黄铜铜-铜铜锌锌合合金金，根根据据化化学学成成分分的的不不同同，分分为普通黄铜和特殊黄铜。为普通黄铜和特殊黄铜。普通黄铜普通黄铜：成分和组织成分和组织编号和用途、性能编号和用途、性能腐蚀腐蚀特殊黄铜特殊黄铜锡黄铜锡黄铜锰黄铜锰黄铜铝黄铜铝黄铜 普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金黄铜含锌量一般不超过黄铜含锌量一般不超过47%单单相相黄黄铜铜：锌锌0.064D(D为为轴轴径径)，耐耐磨磨合合金金层层厚厚度度：0.752mm。用用
5、：中中、低低速速柴柴油油机机的的主主轴轴承承、曲曲柄柄销销轴承及十字头轴承等。轴承及十字头轴承等。瓦壳材料：低碳钢；耐磨合金：巴氏合金。瓦壳材料：低碳钢；耐磨合金：巴氏合金。(2)两半式薄壁轴瓦两半式薄壁轴瓦图图9-12(b)轴轴 瓦瓦 的的 厚厚 度度 0.020.065D(D为为 轴轴 径径)；耐耐 磨磨 合合 金金 层层 厚厚 度度0.20.7mm；用：中、高速柴油机的轴承上；用：中、高速柴油机的轴承上瓦瓦壳壳材材料料：低低碳碳钢钢；耐耐磨磨合合金金：巴巴氏氏合合金金、铜铜基基轴轴承承合合金金或或铝基轴承合金等。铝基轴承合金等。(3)整体式轴瓦整体式轴瓦图图9-12(c)铜铜基基轴轴承承
6、合合金金轴轴瓦瓦，由由钢钢壳壳与与铅铅青青铜铜耐耐磨磨合合金金构构成成；用用：筒筒状活塞式柴油机连杆小端轴瓦及摇臂轴瓦。状活塞式柴油机连杆小端轴瓦及摇臂轴瓦。轴轴瓦瓦材材料料应应满满足足下下列列要要求求(在在磨磨损损不不可可避避免免的的情情况况下下应从轴瓦材料上确保轴的磨损最小应从轴瓦材料上确保轴的磨损最小):在在工工作作温温度度下下具具有有足足够够的的强强度度和和硬硬度度以以及及疲疲劳强度，足够的塑性和韧性劳强度，足够的塑性和韧性;具具有有低低的的摩摩擦擦系系数数，较较高高的的耐耐磨磨性性，良良好好的的抗咬合性、磨合性和亲油性抗咬合性、磨合性和亲油性;具具有有良良好好的的耐耐蚀蚀性性、导导热
7、热性性和和较较小小的的膨膨胀胀系数系数;良好的工艺性，易于铸造和切削加工。良好的工艺性，易于铸造和切削加工。较较理理想想的的结结构构一一般般为为：在在软软基基体体上上分分布布着着硬硬质质点点(约约占占1330%)或在硬基体上分布着软质点或在硬基体上分布着软质点(图图9-13)。巴巴氏氏合合金金(又又称称白白合合金金或或乌乌金金)：分分为为锡锡基巴氏合合和铅基巴氏合金两种基巴氏合合和铅基巴氏合金两种(1)Sn(为主为主)+Sb、Cu(少量少量)牌牌号号：“ZCh”+基基本本元元素素和和主主元元素素的的符符号号+主主加加元元素素和和辅辅加加元元素素的的百百分分含含量量。如如：ZChSnSbl1-6
8、：l1%Sb(主加元素主加元素)，6%Cu(辅加元素辅加元素)。组织结构：软基体上分布着硬质点。组织结构：软基体上分布着硬质点。如图所示如图所示。特点：特点：摩摩擦擦系系数数小小，耐耐磨磨性性好好，基基体体有有很很好好的的塑塑性性和和韧韧性性;具有良好的导热性、抗蚀性和工艺性。具有良好的导热性、抗蚀性和工艺性。如如疲疲劳劳强强度度随随着着温温度度升升高高而而下下降降，最最高高工工作作温温度度小于小于110。用用：船船用用中中低低速速柴柴油油机机主主轴轴承承、曲曲柄柄销销轴轴承承和和十十字字头轴承，船舶中间轴承等。头轴承，船舶中间轴承等。相相软软基基体体-锑锑溶溶 于于锡锡 的的晶格晶格 硬硬质
9、质点点-SnSb-SnSb为为 基基的的 固固溶体溶体基本成分：基本成分：Pb+Sb，同时还含有，同时还含有Sn+Cu代号、成分和性能代号、成分和性能如表如表9-13所示。所示。组织结构：在软基体上分布着硬质点，组织结构：在软基体上分布着硬质点，如图所示如图所示特点：特点：较好的抗压强度、耐磨性、嵌藏性，较好的抗压强度、耐磨性、嵌藏性，韧韧性性和和疲疲劳劳强强度度较较低低，导导热热性性、耐耐蚀蚀性性较较差差，工工作温度一般不超过作温度一般不超过120。总总的的说说来来，铅铅基基巴巴氏氏合合金金的的性性能能不不如如锡锡基基巴巴氏氏合合金金、可作为锡基巴氏合金的代用材料。可作为锡基巴氏合金的代用材
10、料。用用：中中速速、中中等等负负荷荷且且冲冲击击作作用用不不大大的的机机器器轴轴承承，如如船船舶舶辅辅机机的的压压缩缩机机、起起货货机机、锚锚机机等等的的轴轴承承上。上。(+)共晶软基体+SnSb硬质点Cu+Pb(为主为主)常常用用的的轴轴承承耐耐磨磨材材料料：铅铅青青铜铜、锡锡青青铜铜和铝青铜。和铝青铜。ZQPb30组组织织：Pb(颗颗粒粒)十十Cu(基基体体)，形形成成了了软软颗颗粒粒+硬基体，如图硬基体，如图9-16。特点：特点：保保持持住住润润滑滑油油膜膜和和降降低低摩摩擦擦系系数数的的作作用用，优优良良的耐磨性的耐磨性较较高高的的疲疲劳劳强强度度和和较较大大的的承承载载能能力力，优优
11、良良的的导导热性、能在较高温度热性、能在较高温度(300320)下工作下工作耐耐蚀蚀性性、磨磨合合性性、嵌嵌藏藏性性及及抗抗咬咬合合性性比比巴巴氏氏合合金金低。低。用用：制制造造高高速速高高压压下下工工作作的的轴轴承承，如如高高速速大大功功率率柴柴油油机机的的主主轴轴承承、连连杆杆轴轴承承以以及及航航空空发发动动机机的的轴轴承等。承等。为为了了改改善善铅铅青青铜铜的的表表面面性性能能，通通常常在在表表面面上上镀镀覆覆一一层层0.020.03mm的的锡锡、铅铅、铟铟等等，使使其其成成为为三层结构的轴瓦。三层结构的轴瓦。包括：包括：磷锡青铜：磷锡青铜：ZQSn10-1锌铅锡青铜：锌铅锡青铜：ZQS
12、n6-6-3为磷锡青铜，即成分中含为磷锡青铜，即成分中含10%Sn、l%P、89%Cu，显微组织是，显微组织是+Cu3P，固溶体为软基体固溶体为软基体+相相和和Cu3P为硬质点。为硬质点。特点：特点：较高的强度、疲劳强度较高的强度、疲劳强度优良的耐磨性优良的耐磨性良好热稳定性。工作温度可超过良好热稳定性。工作温度可超过280大气、淡水中有很好的耐蚀性。大气、淡水中有很好的耐蚀性。ZQSnl0-1常用作高速、高载荷柴油机轴承，并常常用作高速、高载荷柴油机轴承，并常制成整体衬套式轴承。制成整体衬套式轴承。为锌铅锡青铜、成分为为锌铅锡青铜、成分为6%Sn、6%Zn、3%Pb及及85%Cu。特点：特点
13、：良好的耐磨性良好的耐磨性良好的铸造性，切削加工性良好的铸造性，切削加工性有较高的强度和疲劳强度有较高的强度和疲劳强度在空气、淡水中有良好的耐蚀性，工作温度达在空气、淡水中有良好的耐蚀性，工作温度达280。锌铅锡青铜常用于制造中高载荷、中速柴油机的轴锌铅锡青铜常用于制造中高载荷、中速柴油机的轴承及减速器、起重机和机床的轴承承及减速器、起重机和机床的轴承基本元素为铝，主加元素有锑和锡两类。基本元素为铝，主加元素有锑和锡两类。特点：特点：具具有有比比重重小小、导导热热性性好好、疲疲劳劳强强度度高高和和耐耐蚀性好的优点蚀性好的优点缺缺点点是是膨膨胀胀系系数数较较大大，运运转转时时易易与与轴轴咬咬合，
14、尤其是起动时危险性更大。合，尤其是起动时危险性更大。铝铝基基轴轴承承合合金金主主要要有有：低低锡锡铝铝合合金金、高高锡锡铝铝合金、铝锑镁合金。合金、铝锑镁合金。含含Sn小小于于10%，并并含含有有Cu、Mg、Ni及及大大量量Al的轴承合金。的轴承合金。特点：承载能力强、疲劳强度高和减磨性差特点：承载能力强、疲劳强度高和减磨性差主要用于：中高速重载荷的轴承。主要用于：中高速重载荷的轴承。含含3.55.5%Sb、0.30.7%Mg，余余为为铝铝的的轴轴承承合金。合金。室室温温下下的的组组织织：Al十十AlSb，铝铝的的软软基基体体+AlSb硬硬质质点点(Mg可可提提高高合合金金的的强强度度)。特特
15、点点：高高的的疲疲劳劳强强度度和和耐耐磨磨性性、耐耐蚀蚀性性，承承载载能力低能力低主主要要适适用用于于：制制造造低低速速、中中等等负负荷荷的的轴轴承承，如农机、拖拉机的轴承等。如农机、拖拉机的轴承等。铝和锡在固态下几乎完全不溶解。铝和锡在固态下几乎完全不溶解。20高锡铝合金的成分：高锡铝合金的成分：20%Sn、1%Cu，余为铝，余为铝显显微微组组织织：在在铝铝的的硬硬基基体体+颗颗粒粒状状锡锡的的软软质质点点(Cu溶溶于于Al可强化基体可强化基体)。特特点点：承承载载能能力力强强，疲疲劳劳强强度度高高、耐耐热热性性、耐耐磨磨性性和耐蚀性好，切削加工性、成本低等和耐蚀性好，切削加工性、成本低等主主要要用用于于：高高负负荷荷的的中中、高高速速船船用用柴柴油油机机主主轴轴承承及及连杆轴承。连杆轴承。为为了了提提高高20高高锡锡合合金金的的性性能能，已已将将含含锡锡量量增增加加到到3040%。但但含含锡锡量量增增加加容容易易使使其其疲疲劳劳强强度度降降低低。如如40高高锡锡铝铝合合金金与与巴巴氏氏合合金金相相近近，主主要要用用于船用大型低速柴油机的十字头轴承上。于船用大型低速柴油机的十字头轴承上。铝基轴承合金的种类、代号、成分和性能、应用，铝基轴承合金的种类、代号、成分和性能、应用，如表如表9-149-14、9-159-15所示。所示。